[发明专利]用于磨料浆料的含水液体组合物

说明书

本申请为申请日2007年8月29日，申请号200780039813.X，名称为“用于磨料浆料的含水液体组合物，及其制备方法和使用方法”的发明专利申请的分案申请。

本申请要求2006年8月30日提交的美国临时专利申请60/841,580的权益，通过参考将该申请全文纳入本文。

技术领域

本发明一般涉及用于形成磨料浆料的含水液体组合物。所述含水液体组合物能用于形成松散磨料机械加工浆料，更具体地是线锯(wiresaw)浆料。

背景技术

线锯广泛用于对太阳能和电子应用中的硅材料切片。线锯也可以用于对各种其他化合物半导体材料，包括蓝宝石、GaAs、InP和SiC，光学材料如石英玻璃和晶体，硬而脆的材料如陶瓷切片。

线锯一般包括多根在张力下定向的金属丝。当将磨料浆料输送到金属丝和工件之间时金属丝被同时驱动。工件被强制通过金属丝，因为所述浆料的作用是将工件研磨成多片。这种方法便于制造大量的特定厚度、平整度和表面光滑度的切割的片。

在线锯切割期间，金属丝并不进行切割，其作用而是输送进行切割的磨料浆料。这类的方法被称作“松散磨料机械加工”。松散磨料机械加工的其他例子包括超声波机械加工，水-喷射切割和喷砂。

所述浆料是磨粒在液体组合物，有时也称作“润滑剂”、“载剂”或“载体”中的悬浮液。可以使用如碳化硅(SiC)、金刚石和碳化硼(B₄C)之类的材料作为磨料。一直使用非水性浆料，其中液体组合物主要包含矿物油，磨粒以约1:1的重量比分散在矿物油中。也已使用水溶性浆料，其中液体组合物主要包含水溶性二醇(如，聚乙二醇(PEG)、乙二醇和聚氧乙烯二醇)，磨粒分散在所述水溶性二醇中。

虽然矿物油提供良好的润滑性和切割性，但是其冷却性能差。此外，因为矿物油不是水溶性的，需要使用有机溶剂和专用洗涤剂从切割片清除矿物油。因为矿物油的冷却性能差，处置有限制以及后清除困难，因此需要矿物油的替代品。

虽然二醇如PEG较之矿物油提供了一些益处，这些材料都是很高成本的，并存在可用的处置的量和方法方面的问题。此外，二醇具有高粘度，会导致晶片上阻力增加。这种高阻力可能导致切割的片在薄切片时破损。

因此，迫切需要能用于形成磨料浆料，特别是线锯浆料的改进的液体组合物。

发明内容

本发明提供一种用于形成松散磨粒机械加工浆料的液体组合物。磨粒可以分散在液体组合物中，以提供能用于松散磨料机械加工工艺的工作浆料组合物。在此使用的“工作浆料组合物”或“工作磨料浆料”是含有分散在液体组合物中的磨粒的任何浆料组合物，组合物中存在的磨粒的浓度适合用于指定的松散磨料机械加工工艺。本发明的液体组合物提供优良的润滑和机械加工/切割性能。组分的浓度可以根据所需的应用进行调节，以使机械加工期间产品的破损最少。液体组合物还是有成本效益的，具有提高的散热性能，并能提供较方便和限制较少的切割后处置的选择方案。

在一个方面，本发明一般涉及用于形成松散磨料机械加工浆料的液体组合物，该组合物包含聚乙二醇和水，组合物包含至少10体积％水。

依据本发明这一方面的实施方式包括以下特征。所述组合物可以包含约15-80体积％聚乙二醇(PEG)和约20-85体积％水。在一些实施方式中，组合物包含约20-75体积％PEG，约25-70体积％PEG，约30-65体积％PEG，约35-60体积％PEG，或约40-55体积％PEG。在一些实施方式中，组合物包含约25-80体积％水，约30-75体积％水，约40-70体积％水，或约50-60体积％水。水可以是去离子水。组合物还可包括一种或多种粘度改进剂。粘度改进剂可选自以下常规粘度改进剂：例如，合成粘土，天然粘土，卡波普羧甲基纤维素，乙基纤维素，明胶，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素，甲基纤维素，聚乙烯醇和黄原胶。可以添加粘度改进剂，以使组合物的粘度约在5-100厘泊范围。在一些实施方式中，组合物包含最多约10体积％的一种或多种粘度改进剂，在一些实施方式中约为0.1-10体积％的一种或多种粘度改进剂。组合物还包括一种或多种活化剂。在一些实施方式中，组合物包含最多约5体积％的一种或多种活化剂，在一些实施方式中约为0.2-5体积％的一种或多种活化剂。活化剂可以选自如三乙醇胺和硼酸胺的常规活化剂。组合物还可包括一种或多种防锈剂。防锈剂可以选自如三乙醇胺和羧酸盐的常规防锈剂。在一些实施方式中，组合物包含约0.1-5体积％的一种或多种防锈剂。